Gràcies per visitar Nature.com. La versió del navegador que utilitzeu té un suport CSS limitat. Per obtenir els millors resultats, us recomanem que utilitzeu un navegador més nou (o desactiveu el mode de compatibilitat a Internet Explorer). Mentrestant, per garantir un suport continuat, mostrarem el lloc sense estils ni JavaScript.
El cultiu d'insectes és una manera potencial de satisfer la creixent demanda mundial de proteïnes i és una nova activitat al món occidental on queden moltes preguntes sobre la qualitat i la seguretat dels productes. Els insectes poden tenir un paper important en l'economia circular convertint els bioresidus en biomassa valuosa. Aproximadament la meitat del substrat d'alimentació dels cucs de la farina prové del pinso humit. Això es pot obtenir a partir de bioresidus, fent que la cria d'insectes sigui més sostenible. Aquest article informa sobre la composició nutricional dels cucs de la farina (Tenebrio molitor) alimentats amb suplements orgànics a partir de subproductes. Aquests inclouen verdures no venudes, rodanxes de patata, arrels fermentades de xicoira i fulles de jardí. S'avalua mitjançant l'anàlisi de la composició propera, el perfil d'àcids grassos, el contingut de minerals i metalls pesants. Els cucs de farina alimentats amb rodanxes de patata tenien un doble contingut de greix i un augment dels àcids grassos saturats i monoinsaturats. L'ús de l'arrel de xicoira fermentada augmenta el contingut de minerals i acumula metalls pesants. A més, l'absorció de minerals per part del cuc de la farina és selectiva, ja que només augmenten les concentracions de calci, ferro i manganès. L'addició de mescles de verdures o fulles de jardí a la dieta no canviarà significativament el perfil nutricional. En conclusió, el flux de subproductes es va convertir amb èxit en una biomassa rica en proteïnes, el contingut de nutrients i la biodisponibilitat de la qual van influir en la composició dels cucs de la farina.
S'espera que la creixent població humana arribi als 9.700 milions l'any 20501,2 pressionant la nostra producció d'aliments per fer front a l'alta demanda d'aliments. S'estima que la demanda d'aliments augmentarà un 70-80% entre el 2012 i el 20503,4,5. Els recursos naturals que s'utilitzen en la producció actual d'aliments s'estan esgotant, amenaçant els nostres ecosistemes i subministraments d'aliments. A més, es malbarata grans quantitats de biomassa en relació amb la producció i el consum d'aliments. S'estima que el 2050, el volum anual de residus global arribarà als 27.000 milions de tones, la majoria de les quals són bioresidus6,7,8. En resposta a aquests reptes, s'han proposat solucions innovadores, alternatives alimentàries i desenvolupament sostenible de l'agricultura i els sistemes alimentaris9,10,11. Un d'aquests enfocaments és utilitzar residus orgànics per produir matèries primeres com ara insectes comestibles com a fonts sostenibles d'aliments i pinsos12,13. El cultiu d'insectes produeix menys emissions de gasos d'efecte hivernacle i amoníac, requereix menys aigua que les fonts tradicionals de proteïnes i es pot produir en sistemes de cultiu verticals, requerint menys espai14,15,16,17,18,19. Els estudis han demostrat que els insectes són capaços de convertir els bioresidus de baix valor en una valuosa biomassa rica en proteïnes amb continguts de matèria seca de fins a un 70%20,21,22. A més, actualment la biomassa de baix valor s'utilitza per a la producció d'energia, l'abocador o el reciclatge i, per tant, no competeix amb el sector actual d'alimentació i pinsos23,24,25,26. El cuc de la farina (T. molitor)27 es considera una de les espècies més prometedores per a la producció d'aliments i pinsos a gran escala. Tant les larves com els adults s'alimenten de diversos materials com ara productes cereals, residus animals, verdures, fruites, etc. 28,29. A les societats occidentals, el T. molitor es cria en captivitat a petita escala, principalment com a pinso per a animals domèstics com ara ocells o rèptils. Actualment, el seu potencial en la producció d'aliments i pinsos està rebent més atenció30,31,32. Per exemple, T. molitor ha estat aprovat amb un nou perfil alimentari, que inclou l'ús en formes congelades, seques i en pols (Reglament (UE) núm. 258/97 i Reglament (UE) 2015/2283) 33. No obstant això, la producció a gran escala d'insectes per a aliments i pinsos és encara un concepte relativament nou als països occidentals. La indústria s'enfronta a reptes com ara mancances de coneixement sobre dietes i producció òptimes, qualitat nutricional del producte final i problemes de seguretat com ara l'acumulació de tòxics i els perills microbians. A diferència de la ramaderia tradicional, la ramaderia d'insectes no té una trajectòria històrica similar17,24,25,34.
Tot i que s'han realitzat molts estudis sobre el valor nutricional dels cucs de la farina, els factors que afecten el seu valor nutricional encara no s'han entès del tot. Estudis anteriors han demostrat que la dieta dels insectes pot tenir algun efecte en la seva composició, però no es va trobar cap patró clar. A més, aquests estudis es van centrar en els components proteics i lipídics dels cucs de la farina, però van tenir efectes limitats sobre els components minerals21,22,32,35,36,37,38,39,40. Es necessiten més investigacions per entendre la capacitat d'absorció de minerals. Un estudi recent va concloure que les larves de cuc de farina alimentades amb rave tenien concentracions lleugerament elevades de certs minerals. Tanmateix, aquests resultats es limiten al substrat provat i es necessiten més proves industrials41. S'ha informat que l'acumulació de metalls pesants (Cd, Pb, Ni, As, Hg) en cucs de farina està significativament correlacionada amb el contingut metàl·lic de la matriu. Tot i que les concentracions de metalls que es troben a la dieta en l'alimentació animal estan per sota dels límits legals42, també s'ha trobat que l'arsènic es bioacumula a les larves de cuc de farina, mentre que el cadmi i el plom no es bioacumulen43. Comprendre els efectes de la dieta sobre la composició nutricional dels cucs de la farina és fonamental per al seu ús segur en aliments i pinsos.
L'estudi presentat en aquest article se centra en l'impacte de l'ús de subproductes agrícoles com a font d'alimentació humida en la composició nutricional dels cucs de la farina. A més de l'alimentació sec, també s'ha de proporcionar alimentació humida a les larves. La font d'alimentació humida proporciona la humitat necessària i també serveix com a complement nutricional per als cucs de la farina, augmentant la taxa de creixement i el pes corporal màxim44,45. Segons les nostres dades estàndard de cria de cucs de farina al projecte Interreg-Valusect, l'alimentació total de cucs de farina conté un 57% p/p d'alimentació humida. Normalment, les verdures fresques (p. ex. pastanagues) s'utilitzen com a font d'alimentació humida35,36,42,44,46. L'ús de subproductes de baix valor com a fonts d'alimentació humida aportarà beneficis més sostenibles i econòmics a l'agricultura d'insectes17. Els objectius d'aquest estudi eren (1) investigar els efectes de l'ús de residus biològics com a alimentació humida sobre la composició nutricional dels cucs de la farina, (2) determinar els continguts de macro i micronutrients de les larves de cucs de farina criades en bioresidus rics en minerals per provar la viabilitat de fortificació mineral, i (3) avaluar la seguretat d'aquests subproductes en la cria d'insectes mitjançant l'anàlisi de la presència i acumulació de metalls pesants Pb, Cd i Cr. Aquest estudi proporcionarà més informació sobre els efectes de la suplementació de residus biològics en les dietes de larves de cuc de farina, el valor nutricional i la seguretat.
El contingut de matèria seca en el flux lateral va ser més elevat en comparació amb l'agar nutrient humit de control. El contingut de matèria seca a les mescles vegetals i fulles de l'hort era inferior al 10%, mentre que era més elevat en esqueixos de patata i arrels fermentades de xicoira (13,4 i 29,9 g/100 g de matèria fresca, FM).
La barreja vegetal tenia uns continguts de cendra bruta, greixos i proteïnes més alts i continguts més baixos d'hidrats de carboni no fibrosos que l'alimentació de control (agar), mentre que el contingut de fibra detergent neutre tractada amb amilasa era similar. El contingut d'hidrats de carboni de les rodanxes de patata era el més alt de tots els corrents laterals i era comparable al de l'agar. En general, la seva composició bruta era més semblant a l'alimentació de control, però es va complementar amb petites quantitats de proteïna (4,9%) i cendres brutes (2,9%) 47,48. El pH de la patata oscil·la entre 5 i 6, i val la pena assenyalar que aquest corrent lateral de patata és més àcid (4,7). L'arrel de xicoira fermentada és rica en cendra i és la més àcida de totes les corrents laterals. Com que les arrels no es van netejar, s'espera que la major part de la cendra sigui sorra (sílice). Les fulles de jardí eren l'únic producte alcalí en comparació amb el control i altres corrents laterals. Conté alts nivells de cendres i proteïnes i molt menys hidrats de carboni que el control. La composició bruta és la més propera a l'arrel de xicoira fermentada, però la concentració de proteïna bruta és més alta (15,0%), que és comparable al contingut de proteïnes de la barreja vegetal. L'anàlisi estadística de les dades anteriors va mostrar diferències significatives en la composició bruta i el pH dels corrents laterals.
L'addició de mescles vegetals o fulles de jardí a l'alimentació de cucs de farina no va afectar la composició de biomassa de les larves de cucs de farina en comparació amb el grup control (taula 1). L'addició d'esqueixos de patata va donar lloc a la diferència més significativa en la composició de la biomassa en comparació amb el grup control que va rebre larves de cuc de farina i altres fonts d'alimentació humida. Pel que fa al contingut de proteïnes dels cucs de farina, amb l'excepció dels talls de patata, la diferent composició aproximada dels corrents laterals no va afectar el contingut de proteïnes de les larves. L'alimentació d'esqueixos de patata com a font d'humitat va provocar un augment del doble del contingut de greix de les larves i una disminució del contingut de proteïnes, quitina i hidrats de carboni no fibrosos. L'arrel de xicoira fermentada va augmentar el contingut de cendra de les larves de cuc de farina una vegada i mitja.
Els perfils minerals es van expressar com a continguts de macrominerals (taula 2) i micronutrients (taula 3) en el pinso humit i la biomassa larvària de cucs de farina.
En general, els corrents secundaris agrícoles eren més rics en macrominerals en comparació amb el grup control, excepte els talls de patata, que tenien continguts més baixos de Mg, Na i Ca. La concentració de potassi era alta en tots els corrents laterals en comparació amb el control. L'agar conté 3 mg/100 g DM K, mentre que la concentració de K al corrent lateral oscil·lava entre 1070 i 9909 mg/100 g DM. El contingut de macrominerals a la barreja vegetal va ser significativament més gran que en el grup control, però el contingut de Na va ser significativament menor (88 vs. 111 mg/100 g MS). La concentració de macrominerals en esqueixos de patata va ser la més baixa de totes les corrents laterals. El contingut de macrominerals en esqueixos de patata va ser significativament menor que en altres corrents laterals i control. Excepte que el contingut de Mg era comparable al del grup control. Tot i que l'arrel de xicoira fermentada no tenia la concentració més alta de macrominerals, el contingut de cendra d'aquest corrent lateral era el més alt de tots els corrents laterals. Això pot ser degut al fet que no estan purificats i poden contenir altes concentracions de sílice (sorra). Els continguts de Na i Ca eren comparables als de la barreja vegetal. L'arrel de xicoira fermentada contenia la concentració més alta de Na de totes les corrents laterals. Amb l'excepció del Na, les fulles hortícoles tenien les concentracions més altes de macrominerals de tots els farratges humits. La concentració de K (9909 mg/100 g MS) va ser tres mil vegades superior a la del control (3 mg/100 g MS) i 2,5 vegades superior a la de la mescla vegetal (4057 mg/100 g MS). El contingut de Ca va ser el més alt de tots els corrents laterals (7276 mg/100 g MS), 20 vegades més gran que el control (336 mg/100 g MS) i 14 vegades més gran que la concentració de Ca en arrels de xicoira fermentada o barreja vegetal. 530 i 496 mg/100 g MS).
Tot i que hi va haver diferències significatives en la composició macromineral de les dietes (taula 2), no es van trobar diferències significatives en la composició macromineral dels cucs de farina criats amb mescles vegetals i dietes control.
Les larves alimentades amb molles de patata tenien concentracions significativament més baixes de tots els macrominerals en comparació amb el control, a excepció del Na, que tenia concentracions comparables. A més, l'alimentació cruixent de patata va provocar la major reducció del contingut de macrominerals larvaris en comparació amb les altres corrents laterals. Això és coherent amb la cendra més baixa observada a les formulacions de cucs de farina properes. Tanmateix, tot i que P i K eren significativament més alts en aquesta dieta humida que els altres corrents secundaris i el control, la composició larvària no ho reflectia. Les baixes concentracions de Ca i Mg que es troben a la biomassa del cuc de farina poden estar relacionades amb les baixes concentracions de Ca i Mg presents a la pròpia dieta humida.
L'alimentació d'arrels de xicoira fermentades i fulles d'hort va donar lloc a nivells de calci significativament més alts que els controls. Les fulles de l'hort contenien els nivells més alts de P, Mg, K i Ca de totes les dietes humides, però això no es va reflectir en la biomassa del cuc de la farina. Les concentracions de Na eren més baixes en aquestes larves, mentre que les concentracions de Na eren més altes a les fulles de l'hort que als talls de patata. El contingut de Ca va augmentar a les larves (66 mg/100 g MS), però les concentracions de Ca no eren tan altes com les de la biomassa del cuc de farina (79 mg/100 g MS) en els experiments d'arrel de xicoira fermentada, tot i que la concentració de Ca en els cultius de fulles d'horta va ser 14 vegades superior a l'arrel de xicoira.
A partir de la composició de microelements dels pinsos humits (taula 3), la composició mineral de la barreja vegetal era similar a la del grup control, excepte que la concentració de Mn era significativament menor. Les concentracions de tots els microelements analitzats van ser més baixes en els talls de patata en comparació amb el control i altres subproductes. L'arrel de xicoira fermentada contenia gairebé 100 vegades més ferro, 4 vegades més coure, 2 vegades més zinc i aproximadament la mateixa quantitat de manganès. El contingut de zinc i manganès a les fulles dels cultius de jardineria va ser significativament més gran que en el grup control.
No es van trobar diferències significatives entre els continguts d'elements traça de les larves alimentades amb el control, la barreja de verdures i les dietes de restes de patata humida. Tanmateix, els continguts de Fe i Mn de les larves alimentades amb la dieta d'arrel de xicoira fermentada eren significativament diferents dels dels cucs de la farina alimentats al grup control. L'augment del contingut de Fe pot ser degut a l'augment cent vegades de la concentració d'elements traça a la pròpia dieta humida. Tanmateix, tot i que no hi va haver cap diferència significativa en les concentracions de Mn entre les arrels de xicoira fermentades i el grup control, els nivells de Mn van augmentar a les larves alimentades amb les arrels de xicoira fermentades. També cal assenyalar que la concentració de Mn va ser més alta (3 vegades) a la dieta de fulles humides de la dieta d'horticultura en comparació amb el control, però no hi va haver cap diferència significativa en la composició de biomassa dels cucs de la farina. L'única diferència entre les fulles de control i d'horticultura era el contingut de Cu, que era més baix a les fulles.
La taula 4 mostra les concentracions de metalls pesants que es troben als substrats. Les concentracions màximes europees de Pb, Cd i Cr en l'alimentació animal completa s'han convertit en mg/100 g de matèria seca i s'han afegit a la Taula 4 per facilitar la comparació amb les concentracions que es troben als corrents laterals47.
No es va detectar Pb als pinsos humits de control, mescles vegetals o segó de patata, mentre que les fulles del jardí contenien 0,002 mg Pb/100 g MS i les arrels de xicoira fermentades contenien la concentració més alta de 0,041 mg Pb/100 g MS. Les concentracions de C en els pinsos control i les fulles del jardí eren comparables (0,023 i 0,021 mg/100 g MS), mentre que eren més baixes en les mescles de verdures i els segó de patata (0,004 i 0,007 mg/100 g MS). En comparació amb els altres substrats, la concentració de Cr a les arrels fermentades de xicoira va ser significativament més alta (0,135 mg/100 g MS) i sis vegades més gran que en el pinso control. No s'ha detectat Cd en el flux de control ni en cap dels fluxos secundaris utilitzats.
Es van trobar nivells significativament més alts de Pb i Cr en larves alimentades amb arrels de xicoira fermentades. Tanmateix, no es va detectar Cd en cap larva de cuc de farina.
Es va realitzar una anàlisi qualitativa dels àcids grassos del greix brut per determinar si el perfil d'àcids grassos de les larves de cucs de farina podia estar influenciat pels diferents components del corrent lateral del qual s'alimentaven. La distribució d'aquests àcids grassos es mostra a la Taula 5. Els àcids grassos s'enumeren pel seu nom comú i estructura molecular (anomenada "Cx:y", on x correspon al nombre d'àtoms de carboni i y al nombre d'enllaços insaturats). ).
El perfil d'àcids grassos dels cucs de la farina alimentats amb trossos de patata es va alterar significativament. Contenien quantitats significativament més altes d'àcid mirístic (C14:0), àcid palmític (C16:0), àcid palmitoleic (C16:1) i àcid oleic (C18:1). Les concentracions d'àcid pentadecanoic (C15:0), àcid linoleic (C18:2) i àcid linolènic (C18:3) van ser significativament inferiors en comparació amb altres cucs de farina. En comparació amb altres perfils d'àcids grassos, la proporció de C18:1 a C18:2 es va invertir en les patates a trossos. Els cucs alimentats amb fulles hortícoles contenien més quantitats d'àcid pentadecanoic (C15:0) que els cucs alimentats amb altres dietes humides.
Els àcids grassos es divideixen en àcids grassos saturats (SFA), àcids grassos monoinsaturats (MUFA) i àcids grassos poliinsaturats (PUFA). La taula 5 mostra les concentracions d'aquests grups d'àcids grassos. En general, els perfils d'àcids grassos dels cucs de farina alimentats amb residus de patates eren significativament diferents del control i d'altres corrents secundaris. Per a cada grup d'àcids grassos, els cucs alimentats amb patates fregides eren significativament diferents de tots els altres grups. Contenien més SFA i MUFA i menys PUFA.
No hi va haver diferències significatives entre la taxa de supervivència i el pes de rendiment total de les larves criades en diferents substrats. La taxa de supervivència mitjana global va ser del 90% i el pes de rendiment mitjà total va ser de 974 grams. Els cucs de farina processen amb èxit els subproductes com a font d'alimentació humida. L'alimentació humida del cuc de farina representa més de la meitat del pes total de l'alimentació (sec + humit). La substitució de les verdures fresques per subproductes agrícoles com a pinsos humits tradicionals té beneficis econòmics i ambientals per al cultiu de cucs de farina.
La taula 1 mostra que la composició de biomassa de les larves de cuc de farina criades amb la dieta de control era d'aproximadament un 72% d'humitat, un 5% de cendres, un 19% de lípids, un 51% de proteïnes, un 8% de quitina i un 18% de matèria seca com a hidrats de carboni no fibrosos. Això és comparable amb els valors reportats a la literatura.48,49 No obstant això, es poden trobar altres components a la literatura, sovint depenent del mètode analític utilitzat. Per exemple, hem utilitzat el mètode Kjeldahl per determinar el contingut de proteïna bruta amb una relació N a P de 5,33, mentre que altres investigadors utilitzen la proporció més àmpliament utilitzada de 6,25 per a mostres de carn i pinsos.50,51
L'addició de restes de patata (una dieta humida rica en carbohidrats) a la dieta va donar lloc a una duplicació del contingut de greix dels cucs de la farina. S'espera que el contingut d'hidrats de carboni de la patata consistirà principalment en midó, mentre que l'agar conté sucres (polisacàrids)47,48. Aquesta troballa contrasta amb un altre estudi que va trobar que el contingut de greix va disminuir quan els cucs de la farina van ser alimentats amb una dieta complementada amb patates pelades al vapor que eren baixes en proteïnes (10,7%) i altes en midó (49,8%)36. Quan es va afegir orujo d'oliva a la dieta, els continguts de proteïnes i hidrats de carboni dels cucs de la farina coincideixen amb els de la dieta humida, mentre que el contingut de greix es va mantenir sense canvis35. En canvi, altres estudis han demostrat que el contingut de proteïnes de les larves criades en corrents laterals pateix canvis fonamentals, igual que el contingut de greix22,37.
L'arrel de xicoira fermentada va augmentar significativament el contingut de cendra de les larves de cuc de farina (taula 1). La investigació sobre els efectes dels subproductes sobre la composició de cendres i minerals de les larves de cuc de farina és limitada. La majoria dels estudis d'alimentació de subproductes s'han centrat en el contingut de greixos i proteïnes de les larves sense analitzar el contingut de cendres21,35,36,38,39. Tanmateix, quan es va analitzar el contingut de cendres de les larves alimentades amb subproductes, es va trobar un augment del contingut de cendres. Per exemple, alimentar els residus del jardí dels cucs de la farina va augmentar el seu contingut de cendra del 3,01% al 5,30%, i afegir residus de síndria a la dieta va augmentar el contingut de cendra de l'1,87% al 4,40%.
Tot i que totes les fonts d'aliments humits variaven significativament en la seva composició aproximada (taula 1), les diferències en la composició de biomassa de les larves de cuc de farina alimentades amb les respectives fonts d'aliments humits eren menors. Només les larves de cuc de farina alimentades amb trossos de patata o arrel de xicoira fermentada van mostrar canvis significatius. Una possible explicació d'aquest resultat és que, a més de les arrels de xicoira, els trossos de patata també es van fermentar parcialment (pH 4,7, taula 1), fent que el midó/hidrats de carboni fos més digerible/disponible per a les larves de cuc de farina. Com les larves de cuc de farina sintetitzen els lípids a partir de nutrients com els hidrats de carboni és de gran interès i s'hauria d'explorar completament en estudis futurs. Un estudi anterior sobre l'efecte del pH de la dieta humida en el creixement de larves de cuc de farina va concloure que no es van observar diferències significatives quan s'utilitzaven blocs d'agar amb dietes humides en un rang de pH de 3 a 9. Això indica que les dietes humides fermentades es poden utilitzar per al cultiu de Tenebrio molitor53. De manera similar a Coudron et al.53, els experiments de control van utilitzar blocs d'agar en les dietes humides proporcionades perquè eren deficients en minerals i nutrients. El seu estudi no va examinar l'efecte de fonts de dieta humida més nutricionalment diverses com les verdures o les patates en la millora de la digestibilitat o la biodisponibilitat. Es necessiten més estudis sobre els efectes de la fermentació de fonts de dieta humida sobre les larves de cuc de farina per explorar més aquesta teoria.
La distribució mineral de la biomassa de cuc de farina de control que es troba en aquest estudi (taules 2 i 3) és comparable a la gamma de macro i micronutrients que es troben a la literatura48,54,55. Proporcionar els cucs de farina amb arrel de xicoira fermentada com a font de dieta humida maximitza el seu contingut mineral. Tot i que la majoria de macro i micronutrients eren més alts en les barreges de verdures i les fulles del jardí (taules 2 i 3), no van afectar el contingut mineral de la biomassa del cuc de farina en la mateixa mesura que les arrels fermentades de xicoira. Una possible explicació és que els nutrients de les fulles alcalines del jardí són menys biodisponibles que els de les altres dietes humides més àcides (taula 1). Estudis anteriors van alimentar les larves de cuc de farina amb palla d'arròs fermentada i van trobar que es van desenvolupar bé en aquest corrent lateral i també van demostrar que el tractament previ del substrat mitjançant la fermentació induïa la captació de nutrients. 56 L'ús d'arrels de xicoira fermentades va augmentar els continguts de Ca, Fe i Mn de la biomassa del cuc de farina. Tot i que aquest corrent lateral també contenia concentracions més altes d'altres minerals (P, Mg, K, Na, Zn i Cu), aquests minerals no eren significativament més abundants en la biomassa del cuc de farina en comparació amb el control, cosa que indica una selectivitat de l'absorció de minerals. Augmentar el contingut d'aquests minerals en la biomassa del cuc de farina té valor nutritiu per a aliments i pinsos. El calci és un mineral essencial que juga un paper crític en la funció neuromuscular i en molts processos mediats per enzims com la coagulació de la sang, la formació d'ossos i dents. 57,58 La deficiència de ferro és un problema comú als països en desenvolupament, on els nens, les dones i la gent gran sovint no obtenen prou ferro de la seva dieta. 54 Tot i que el manganès és un element essencial en la dieta humana i té un paper central en el funcionament de molts enzims, la ingesta excessiva pot ser tòxica. Els nivells més alts de manganès en cucs de farina alimentats amb arrel de xicoira fermentada no eren preocupants i eren comparables als dels pollastres. 59
Les concentracions de metalls pesants trobats al corrent lateral estaven per sota dels estàndards europeus per a l'alimentació animal completa. L'anàlisi de metalls pesants de les larves de cuc de farina va mostrar que els nivells de Pb i Cr eren significativament més alts en els cucs de farina alimentats amb arrel de xicoira fermentada que en el grup control i altres substrats (taula 4). Les arrels de la xicoira creixen al sòl i se sap que absorbeixen metalls pesants, mentre que els altres corrents secundaris s'originen a partir de la producció controlada d'aliments per a humans. Els cucs de farina alimentats amb arrel de xicoira fermentada també contenien nivells més alts de Pb i Cr (taula 4). Els factors de bioacumulació (BAF) calculats van ser de 2,66 per al Pb i 1,14 per al Cr, és a dir, superiors a 1, la qual cosa indica que els cucs de la farina tenen la capacitat d'acumular metalls pesants. Pel que fa al Pb, la UE estableix un contingut màxim de Pb de 0,10 mg per quilogram de carn fresca per al consum humà61. En una avaluació de dades experimentals, la concentració màxima de Pb trobada en cucs de farina d'arrel de xicoira fermentada va ser de 0,11 mg/100 g de MS. Quan es va recalcular el valor a un contingut de matèria seca del 30,8% per a aquests cucs de farina, el contingut de Pb era de 0,034 mg/kg de matèria fresca, que estava per sota del nivell màxim de 0,10 mg/kg. No s'especifica cap contingut màxim de Cr a la normativa alimentària europea. El Cr es troba habitualment en el medi ambient, els aliments i els additius alimentaris i se sap que és un nutrient essencial per als humans en petites quantitats62,63,64. Aquestes anàlisis (taula 4) indiquen que les larves de T. molitor poden acumular metalls pesants quan els metalls pesants estan presents a la dieta. Tanmateix, els nivells de metalls pesants que es troben a la biomassa de cucs de farina en aquest estudi es consideren segurs per al consum humà. Es recomana un seguiment regular i acurat quan s'utilitzen corrents laterals que poden contenir metalls pesants com a font d'alimentació humida per a T. molitor.
Els àcids grassos més abundants en la biomassa total de larves de T. molitor van ser l'àcid palmític (C16:0), l'àcid oleic (C18:1) i l'àcid linoleic (C18:2) (Taula 5), que és coherent amb estudis anteriors. sobre T. molitor. Els resultats de l'espectre dels àcids grassos són consistents36,46,50,65. El perfil d'àcids grassos de T. molitor consta generalment de cinc components principals: àcid oleic (C18:1), àcid palmític (C16:0), àcid linoleic (C18:2), àcid mirístic (C14:0) i àcid esteàric. (C18:0). S'informa que l'àcid oleic és l'àcid gras més abundant (30-60%) a les larves de cuc de farina, seguit de l'àcid palmític i l'àcid linoleic22,35,38,39. Estudis anteriors han demostrat que aquest perfil d'àcids grassos està influenciat per la dieta de larves de cuc de farina, però les diferències no segueixen les mateixes tendències que la dieta38. En comparació amb altres perfils d'àcids grassos, la proporció C18:1–C18:2 a les peles de patata s'inverteix. Es van obtenir resultats similars per als canvis en el perfil d'àcids grassos dels cucs de la farina alimentats amb peles de patata al vapor36. Aquests resultats indiquen que, tot i que el perfil d'àcids grassos de l'oli de cuc de farina es pot alterar, segueix sent una font rica d'àcids grassos insaturats.
L'objectiu d'aquest estudi era avaluar l'efecte de l'ús de quatre corrents diferents de bioresidus agroindustrials com a alimentació humida sobre la composició dels cucs de la farina. L'impacte es va avaluar en funció del valor nutricional de les larves. Els resultats van mostrar que els subproductes es van convertir amb èxit en biomassa rica en proteïnes (contingut en proteïnes 40,7-52,3%), que es pot utilitzar com a font d'aliments i pinsos. A més, l'estudi va demostrar que l'ús dels subproductes com a alimentació humida afecta el valor nutricional de la biomassa del cuc de la farina. En particular, proporcionar a les larves una alta concentració d'hidrats de carboni (p. ex. talls de patata) augmenta el seu contingut en greix i modifica la seva composició en àcids grassos: menor contingut d'àcids grassos poliinsaturats i major contingut d'àcids grassos saturats i monoinsaturats, però no concentracions d'àcids grassos insaturats. . Els àcids grassos (monoinsaturats + poliinsaturats) encara dominen. L'estudi també va demostrar que els cucs de la farina acumulen selectivament calci, ferro i manganès a partir de corrents laterals riques en minerals àcids. La biodisponibilitat dels minerals sembla tenir un paper important i calen estudis addicionals per entendre-ho completament. Els metalls pesants presents als corrents laterals poden acumular-se en els cucs de la farina. No obstant això, les concentracions finals de Pb, Cd i Cr a la biomassa larvària estaven per sota dels nivells acceptables, la qual cosa va permetre que aquests corrents laterals s'utilitzessin amb seguretat com a font d'alimentació humida.
Les larves de cuc de farina van ser criades per Radius (Giel, Bèlgica) i Inagro (Rumbeke-Beitem, Bèlgica) a la Universitat de Ciències Aplicades Thomas More a 27 ° C i 60% d'humitat relativa. La densitat de cucs de farina criats en un aquari de 60 x 40 cm va ser de 4,17 cucs/cm2 (10.000 cucs de farina). Les larves van ser alimentades inicialment amb 2,1 kg de segó de blat com a aliment sec per tanc de cria i després es van complementar segons calia. Utilitzeu blocs d'agar com a tractament d'aliments humits de control. A partir de la setmana 4, comenceu a alimentar els corrents laterals (també una font d'humitat) com a menjar humit en lloc d'agar ad libitum. El percentatge de matèria seca per a cada corrent lateral es va determinar prèviament i es va registrar per garantir quantitats iguals d'humitat per a tots els insectes en els tractaments. El menjar es distribueix uniformement per tot el terrari. Les larves es recullen quan surten les primeres pupes del grup experimental. La recol·lecció de larves es fa amb un agitador mecànic de 2 mm de diàmetre. Excepte l'experiment de patata tallada a daus. També es separen grans porcions de patata seca tallada a daus deixant que les larves s'arrosseguen per aquesta malla i recollint-les en safates metàl·liques. El pes total de la collita es determina pesant el pes total de la collita. La supervivència es calcula dividint el pes total de la collita pel pes de larva. El pes de larves es determina seleccionant almenys 100 larves i dividint-ne el pes total pel nombre. Les larves recollides es moren de fam durant 24 h per buidar les seves entranyes abans de l'anàlisi. Finalment, les larves es tornen a cridar per separar-les de la resta. Es congelen i es sacrifiquen i s'emmagatzemen a -18 °C fins a l'anàlisi.
El pinso sec era el segó de blat (Belga Molens Joye). El segó de blat es va tamisar prèviament a una mida de partícula inferior a 2 mm. A més de l'alimentació sec, les larves de cuc de farina també necessiten alimentació humida per mantenir la humitat i els suplements minerals que requereixen els cucs de la farina. El pinso humit representa més de la meitat del pinso total (pinso sec + pinso humit). En els nostres experiments, es va utilitzar agar (Brouwland, Bèlgica, 25 g/l) com a alimentació humida de control45. Com es mostra a la figura 1, es van provar quatre subproductes agrícoles amb diferents continguts de nutrients com a alimentació humida per a larves de cuc de farina. Aquests subproductes inclouen (a) fulles del cultiu de cogombre (Inagro, Bèlgica), (b) retalls de patates (Duigny, Bèlgica), (c) arrels fermentades de xicoira (Inagro, Bèlgica) i (d) fruites i verdures no venudes de subhastes. . (Belorta, Bèlgica). El corrent lateral es talla en trossos adequats per utilitzar-los com a alimentació humida de cucs de farina.
Subproductes agrícoles com a pinso humit per a cucs de farina; (a) fulles de jardí del cultiu de cogombre, (b) esqueixos de patata, (c) arrels de xicoira, (d) verdures no venudes a la subhasta i (e) blocs d'agar. Com a controls.
La composició de les larves de pinsos i cucs de farina es va determinar tres vegades (n = 3). Es va avaluar l'anàlisi ràpida, la composició mineral, el contingut de metalls pesants i la composició d'àcids grassos. Es va prendre una mostra homogeneïtzada de 250 g de les larves recollides i famolencs, es va assecar a 60 ° C fins a un pes constant, es va triturar (IKA, Tube Mill 100) i es va tamisar a través d'un tamís d'1 mm. Les mostres seques es van tancar en recipients foscos.
El contingut de matèria seca (MS) es va determinar assecant les mostres en un forn a 105 ° C durant 24 hores (Memmert, UF110). El percentatge de matèria seca es va calcular a partir de la pèrdua de pes de la mostra.
El contingut de cendra bruta (CA) es va determinar per la pèrdua de massa durant la combustió en un forn de mufla (Nabertherm, L9/11/SKM) a 550 °C durant 4 hores.
L'extracció del contingut de greix brut o d'èter dietílic (EE) es va realitzar amb èter de petroli (pb 40-60 ° C) mitjançant un equip d'extracció Soxhlet. Es van col·locar aproximadament 10 g de mostra al capçal d'extracció i es van cobrir amb llana de ceràmica per evitar la pèrdua de la mostra. Les mostres es van extreure durant la nit amb 150 ml d'èter de petroli. L'extracte es va refredar, es va eliminar el dissolvent orgànic i es va recuperar per evaporació rotativa (Büchi, R-300) a 300 mbar i 50 °C. Els extractes de lípids o èter bruts es van refredar i es van pesar en una balança analítica.
El contingut de proteïna bruta (CP) es va determinar mitjançant l'anàlisi del nitrogen present a la mostra mitjançant el mètode Kjeldahl BN EN ISO 5983-1 (2005). Utilitzeu els factors N a P adequats per calcular el contingut de proteïnes. Per al pinso sec estàndard (segó de blat) utilitzeu un factor total de 6,25. Per al corrent lateral s'utilitza un factor de 4,2366 i per a mescles vegetals un factor de 4,3967. El contingut de proteïna bruta de les larves es va calcular mitjançant un factor N a P de 5,3351.
El contingut de fibra incloïa la determinació de fibra detergent neutre (NDF) basada en el protocol d'extracció de Gerhardt (anàlisi manual de fibra en bosses, Gerhardt, Alemanya) i el mètode van Soest 68. Per a la determinació de NDF, es va col·locar una mostra d'1 g en una bossa de fibra especial (Gerhardt, bossa ADF/NDF) amb un revestiment de vidre. Les bosses de fibra plenes de mostres es van desgreixar primer amb èter de petroli (punt d'ebullició 40-60 ° C) i després es van assecar a temperatura ambient. La mostra desgreixada es va extreure amb una solució detergent de fibra neutra que contenia α-amilasa estable a la calor a temperatura d'ebullició durant 1,5 h. A continuació, es van rentar les mostres tres vegades amb aigua desionitzada bullint i es van assecar a 105 ° C durant la nit. Les bosses de fibra seca (que contenen residus de fibra) es van pesar amb una balança analítica (Sartorius, P224-1S) i després es van cremar en un forn de mufla (Nabertherm, L9/11/SKM) a 550 ° C durant 4 hores. Es va tornar a pesar la cendra i es va calcular el contingut de fibra en funció de la pèrdua de pes entre l'assecat i la crema de la mostra.
Per determinar el contingut de quitina de les larves, hem utilitzat un protocol modificat basat en l'anàlisi de fibra bruta de van Soest 68 . Es va col·locar una mostra d'1 g en una bossa especial de fibra (Gerhardt, CF Bag) i un segell de vidre. Les mostres es van empaquetar a les bosses de fibra, es van desgreixar en èter de petroli (aprox. 40-60 °C) i es van assecar a l'aire. La mostra desgreixada es va extreure primer amb una solució àcida d'àcid sulfúric 0,13 M a temperatura d'ebullició durant 30 min. La bossa de fibra d'extracció que contenia la mostra es va rentar tres vegades amb aigua desionitzada bullint i després es va extreure amb una solució d'hidròxid de potassi 0, 23 M durant 2 h. La bossa de fibra d'extracció que contenia la mostra es va tornar a esbandir tres vegades amb aigua desionitzada bullint i es va assecar a 105 ° C durant la nit. La bossa seca que contenia el residu de fibra es va pesar en una balança analítica i es va incinerar en un forn de mufla a 550 °C durant 4 hores. Es va pesar la cendra i es va calcular el contingut de fibra a partir de la pèrdua de pes de la mostra incinerada.
Es va calcular el contingut total d'hidrats de carboni. La concentració de carbohidrats no fibrosos (NFC) al pinso es va calcular mitjançant l'anàlisi NDF i la concentració d'insectes es va calcular mitjançant l'anàlisi de quitina.
El pH de la matriu es va determinar després de l'extracció amb aigua desionitzada (1:5 v/v) segons NBN EN 15933.
Les mostres es van preparar tal com descriuen Broeckx et al. Els perfils minerals es van determinar mitjançant ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, EUA).
Els metalls pesants Cd, Cr i Pb es van analitzar mitjançant espectrometria d'absorció atòmica de forn de grafit (AAS) (Thermo Scientific, sèrie ICE 3000, equipat amb un autosampler de forn GFS). Es van digerir uns 200 mg de mostra en HNO3/HCl àcid (1:3 v/v) mitjançant microones (CEM, MARS 5). La digestió per microones es va realitzar a 190 °C durant 25 min a 600 W. Diluir l'extracte amb aigua ultrapura.
Els àcids grassos es van determinar mitjançant GC-MS (Agilent Technologies, sistema GC 7820A amb detector 5977 E MSD). Segons el mètode de Joseph i Akman70, es va afegir una solució de BF3/MeOH al 20% a una solució metanòlica de KOH i es va obtenir èster metílic d'àcids grassos (FAME) a partir de l'extracte d'èter després de l'esterificació. Els àcids grassos es poden identificar comparant els seus temps de retenció amb 37 estàndards de mescles FAME (Chemical Lab) o comparant els seus espectres MS amb biblioteques en línia com la base de dades NIST. L'anàlisi qualitativa es realitza calculant l'àrea del pic com a percentatge de l'àrea del pic total del cromatograma.
L'anàlisi de dades es va realitzar mitjançant el programari JMP Pro 15.1.1 de SAS (Buckinghamshire, Regne Unit). L'avaluació es va realitzar mitjançant l'anàlisi unidireccional de la variància amb un nivell de significació de 0, 05 i Tukey HSD com a prova post hoc.
El factor de bioacumulació (BAF) es va calcular dividint la concentració de metalls pesants en la biomassa larvària de cucs de farina (MS) per la concentració en l'alimentació humida (MS) 43 . Un BAF superior a 1 indica que els metalls pesants es bioacumulen a partir de l'alimentació humida de les larves.
Els conjunts de dades generats i/o analitzats durant l'estudi actual estan disponibles a l'autor corresponent a petició raonable.
Departament d'Afers Econòmics i Socials de les Nacions Unides, Divisió de Població. World Population Prospects 2019: Highlights (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ, i Manners, JM, Ciència de la seguretat alimentària. NPJ Ciència. Alimentació 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Hora de publicació: 19-12-2024